CN113859686B - 一种固体燃料粉末自动化灌装设备 - Google Patents

一种固体燃料粉末自动化灌装设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种固体燃料粉末自动化灌装设备,包括底盖组装装置、外筒组装装置、细管组装装置、燃料粉末灌装装置及上端盖组装装置,能够实现产品壳体组装、产品粉料灌装及产品封装一体化全自动化生产;本发明采用环形布局与矩形导轨,导轨上安装五个工装夹具,可一次实现五件产品的生产,且只需一人操作,提高了生产效率同时解放了劳动力;本发明采用多种气缸及传送带,结构紧凑、缓冲调节平稳、故障率低、能够在恶劣条件下工作,生产安全性高;本发明整体机械结构多采用铝合金,同时采用了较多气缸、传送带、二自由度及三自由度机械手,结构相对简单价格便宜,降低了生产成本。

Description

一种固体燃料粉末自动化灌装设备
技术领域
本发明涉及一种灌装设备,尤其是一种固体燃料粉末自动化灌装设备。
背景技术
近年来,灌装设备在食品饮料方面整体发展迅速,但在一些固体粉料灌装方面就显得良莠不齐,尤其是针对民营火箭企业采用的细长套筒灌装燃料方式,在固体燃料粉末灌装过程中存在很多问题,导致如今仍在用人工灌装方式。并且,现有灌装设备价格高、搬运困难、产品单一、并没有形成完整生产包装一体化流水线,实用性能有待加强。
发明内容
为了克服现有技术存在的上述问题,本发明要提供一种能够集产品壳体组装、产品粉料灌装和产品封装为一体,同时又能够提高生产效率、解放劳动力、提高生产安全性、降低生产成本的固体燃料粉末自动化灌装设备。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种固体燃料粉末自动化灌装设备,包括底盖组装装置、外筒组装装置、细管组装装置、燃料粉末灌装装置和上端盖封装装置,所述底盖组装装置、外筒组装装置、细管组装装置、燃料粉末灌装装置和上端盖封装装置顺序安装在生产线的第一工位至第五工位上,第一工位至第五工位按逆时针方向沿生产线布置;所述生产线的平面形状为矩形;
所述底盖组装装置包括旋转气缸、轴管、托板、竖直伸缩气缸、水平伸缩气缸、机械爪、底盖料筒、底板、顶板以及竖梁,所述竖梁上端固定安装顶板,竖梁下端固定安装底板,构成一个支撑框架;所述轴管与旋转气缸通过法兰连接,旋转气缸固定在底板上部;所述托板固定在轴管上,所述底盖料筒装满待上料的底盖;所述机械爪末端夹紧底盖料筒,机械爪的另一端固定在托板上;所述竖直伸缩气缸固定安装在顶板上部、且伸出端对应底盖料筒上开口;所述水平伸缩气缸水平固定在底板下部,且伸出端对应底盖料筒下开口;
所述外筒组装装置包括立式外筒输送机、转动机构、支撑台和两个外筒夹取单元;所述转动机构包括支撑架、中轴及轴承,所述中轴通过轴承安装在支撑架上,所述支撑架固定在支撑台上;所述支撑台固定在地面上;所述两个外筒夹取单元分别固定安装在横杆的两端,所述横杆固定在中轴上;所述立式外筒输送机固定安装于支撑台远离生产线一侧的地面上;
所述细管组装装置为一个二自由度机械手臂,包括桁架、X轴齿条导轨、Z轴滑动手臂、执行气爪及细管输送装置;所述桁架横跨矩形导轨固定在地面上,所述X轴齿条导轨固定安装在桁架的横梁上,所述Z轴滑动手臂与X轴齿条导轨滑动连接,所述执行气爪安装于Z轴滑动手臂的最下端,所述细管输送装置固定安装在生产线外侧桁架支腿一侧的地面上;
所述燃料粉末灌装装置包括支撑杆、下料仓、减速箱、减速电机、缓冲漏斗、上盖和螺旋搅拌杆;所述支撑杆通过螺栓固定于地面,所述下料仓通过上下两个固定铁圈固定在支撑杆上,所述上盖通过卡扣方式扣在下料仓的上部,所述减速电机与缓冲漏斗并排安装在上盖上,所述螺旋搅拌杆安装在下料仓内、螺旋搅拌杆的上端与减速电机连接;
所述上端盖封装装置由上端盖传输机与三自由度机械手组成;所述三自由度机械手包括旋转机械手、X轴气动导轨、支撑柱、电动机、输送带和合金框架,所述支撑柱固定安装在地面上,所述X轴气动导轨固定安装在支撑柱上部的横梁上,所述旋转机械手固定安装在X轴气动导轨的滑块上;所述合金框架安装在旋转机械手一侧且与支撑柱在同一直线的地面上,所述输送带安装在合金框架上部的横梁上,所述电动机安装在输送带一端的横梁上。
所述生产线包括矩形导轨、驱动电机及工装夹具,所述驱动电机安装在矩形导轨右侧底部,工装夹具共有五个、分别位于五个工位位置对应的矩形导轨上。
进一步地,所述外筒夹取单元包括可伸缩的双轴气动夹爪。
进一步地,所述外筒夹取单元通过螺栓固定在横杆的两端,横杆穿过中轴上方的开孔固定,中轴通过上下两个轴承竖直固定于支撑架上,支撑架通过螺栓固定于支撑台上。
进一步地,所述托板通过两个弧形垫片用螺栓夹紧在轴管上。
进一步地,所述轴管的上部和下部通过法兰固定在旋转气缸上部。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
1、本发明包括底盖组装装置、外筒组装装置、细管组装装置、燃料粉末灌装装置及上端盖组装装置,能够实现产品壳体组装、产品粉料灌装及产品封装一体化全自动化生产;
2、本发明采用环形布局与矩形导轨,导轨上安装五个工装夹具,可一次实现五件产品的生产,且只需一人操作,提高了生产效率同时解放了劳动力;
3、本发明采用多种气缸及传送带,结构紧凑、缓冲调节平稳、故障率低、能够在恶劣条件下工作,生产安全性高;
4、本发明整体机械结构多采用铝合金,同时采用了较多气缸、传送带、二自由度及三自由度机械手,结构相对简单价格便宜,降低了生产成本。
附图说明
图1为本发明结构正视图;
图2为图1的俯视图;
图3为底盖组装装置的结构示意图;
图4为外筒组装装置的结构示意图;
图5为细管组装装置的结构示意图;
图6为粉料灌装装置的结构示意图;
图7为上端盖封装装置的结构示意图;
图8为图7中上端盖传输机结构示意图。
图中:1、矩形导轨,2、工装夹具,3、细管组装装置,4、驱动电机,5、底盖组装装置,6、外筒组装装置,7、燃料粉末灌装装置,8、上端盖封装装置,9、旋转气缸,10、水平伸缩气缸,11、机械爪,12、底板,13、竖梁,14、底盖料筒,15、托板,16、轴管,17、顶板,18、竖直伸缩气缸,19、立式外筒输送机,20、支撑架,21、支撑台,22、轴承,23、中轴,24、双轴气动夹爪,25、横杆,26、细管输送装置,27、桁架,28、X轴齿条导轨,29、Z轴滑动手臂,30、执行气爪,31、支撑杆,32、下料仓,33、缓冲漏斗,34、减速电机,35、上盖,36、螺旋搅拌杆,37、上端盖传输机,38、旋转机械手,39、X轴气动导轨,40、支撑柱,41、电动机,42、输送带,43、合金框架。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。如图1-8所示,一种固体燃料粉末自动化灌装设备,包括底盖组装装置5、外筒组装装置6、细管组装装置3、燃料粉末灌装装置7和上端盖封装装置8,所述底盖组装装置5、外筒组装装置6、细管组装装置3、燃料粉末灌装装置7和上端盖封装装置8顺序安装在生产线的第一工位至第五工位上;所述生产线的平面形状为矩形;
所述底盖组装装置5包括旋转气缸9、轴管16、托板15、竖直伸缩气缸18、水平伸缩气缸10、机械爪11、底盖料筒14、底板12、顶板17以及竖梁13;所述竖梁13上端固定安装顶板17,竖梁13下端固定安装底板12,构成一个支撑框架;所述轴管16与旋转气缸9通过法兰连接,旋转气缸9固定在底板12上部;所述托板15固定在轴管16上,所述底盖料筒14装满待上料的底盖;所述机械爪11末端夹紧底盖料筒14,机械爪11的另一端固定在托板15上;所述竖直伸缩气缸18固定安装在顶板17上部、且伸出端对应底盖料筒14上开口;所述水平伸缩气缸10水平固定在底板12下部,且伸出端对应底盖料筒14下开口;
所述外筒组装装置6包括立式外筒输送机19、转动机构、支撑台21和两个外筒夹取单元;所述转动机构包括支撑架20、中轴23及轴承22,所述中轴23通过轴承22安装在支撑架20上,所述支撑架20固定在支撑台21上;所述支撑台21固定在地面上;所述两个外筒夹取单元分别固定安装在横杆25的两端,所述横杆25固定在中轴23上;所述立式外筒输送机19固定安装于支撑台21远离生产线一侧的地面上;
所述细管组装装置3为一个二自由度机械手臂,包括桁架27、X轴齿条导轨28、Z轴滑动手臂29、执行气爪30及细管输送装置26;所述桁架27横跨矩形导轨1固定在地面上,所述X轴齿条导轨28固定安装在桁架27的横梁上,所述Z轴滑动手臂29与X轴齿条导轨28滑动连接,所述执行气爪30安装于Z轴滑动手臂29的最下端,所述细管输送装置26固定安装在生产线外侧桁架27支腿一侧的地面上;
所述燃料粉末灌装装置7包括支撑杆31、下料仓32、减速箱、减速电机34、缓冲漏斗33、上盖35和螺旋搅拌杆36;所述支撑杆31通过螺栓固定于地面,所述下料仓32通过上下两个固定铁圈固定在支撑杆31上,所述上盖35通过卡扣方式扣在下料仓32的上部,所述减速电机34与缓冲漏斗33并排安装在上盖35上,所述螺旋搅拌杆36安装在下料仓32内、螺旋搅拌杆36的上端与减速电机34连接;
所述上端盖封装装置8由上端盖传输机37与三自由度机械手组成;所述三自由度机械手包括旋转机械手38、X轴气动导轨39、支撑柱40、电动机41、输送带42和合金框架43,所述支撑柱40固定安装在地面上,所述X轴气动导轨39固定安装在支撑柱40上部的横梁上,所述旋转机械手38固定安装在X轴气动导轨39的滑块上;所述合金框架43安装在旋转机械手38一侧且与支撑柱40在同一直线的地面上,所述输送带42安装在合金框架43上部的横梁上,所述电动机41安装在输送带42一端的横梁上。
所述生产线包括矩形导轨1、驱动电机4及工装夹具2,所述驱动电机4安装在矩形导轨1右侧底部,工装夹具2共有五个、分别位于五个工位位置对应的矩形导轨1上。
进一步地,所述外筒夹取单元包括可伸缩的双轴气动夹爪24。
进一步地,所述外筒夹取单元通过螺栓固定在横杆25的两端,横杆25穿过中轴23上方的开孔固定,中轴23通过上下两个轴承22竖直固定于支撑架20上,支撑架20通过螺栓固定于支撑台21上。
进一步地,所述托板15通过两个弧形垫片用螺栓夹紧在轴管16上。
进一步地,所述轴管16的上部和下部通过法兰固定在旋转气缸9上部。
本发明的工作方法包括如下步骤:
A、备料
初始状态时,各工装夹具2处于待装位置,第一工位上装满底盖的底盖料筒14旋转至待装位置,第二工位的立式外筒输送机19将外筒输送到待夹取位置,第三工位的细管输送装置26将细管输送到执行气爪30可夹取位置,第四工位燃料粉末通过缓冲漏斗33进入下料仓32,通过螺旋搅拌杆36进行混合准备填装,第五工位上端盖由输送带42运送至旋转机械手38待夹取位置,准备工作完成。
B、第一道工序:底盖组装
机械爪11夹持满装底盖的底盖料筒14由旋转气缸9旋转180°送至推送口,并将空的底盖料筒14旋转至待上料处,竖直伸缩气缸18缓慢下压底盖料筒14中的底盖,水平伸缩气缸10则将底盖料筒14最底层的底盖推送至工装夹具2底盖的夹持位置。
C、第二道工序:外筒组装
工装夹具2进入第二工位后,双轴气缸带动气动夹爪伸长夹取立式外筒物料输送机输送来的外筒,中轴23带动横杆25旋转180°将外筒旋转至安装位置插在底盖上,工装夹具2夹紧外筒,气动夹爪张开,完成一次外筒安装过程。
D、第三道工序:细管组装
工装夹具2进入第三工位后,细管输送装置26将细管输送到待夹取位置,由气动驱动将细管竖起,二自由度桁架27机械手末端执行气爪30夹紧细管,并由Z轴滑动手臂29带动上移,然后由X轴齿条导轨28带动至待安装位置,沿Z轴垂直向下安装在外筒中心处,工装夹具2夹紧细管,执行气爪30松开,完成细管安装。
E、第四道工序:燃料粉末灌装
工装夹具2进入第四工位后,燃料粉末进入缓冲漏斗33中经过缓冲后,进入下料漏斗中,经过螺杆的旋转搅拌,将物料挤压到螺杆的槽腔中,螺杆的旋转形成向下的推力,将物料从槽腔中推出,注入到下方的产品壳体中。
F、最后一道工序:上端盖封装
工装夹具2进入第五工位后,上端盖传输机37将上端盖输送到待夹取位置,旋转机械手38夹取上端盖沿X轴气动导轨39运动到封装位置将上端盖盖好,同时旋转机械手38顺时针旋转将上端盖拧紧,机械手松开,完成上端盖安装。至此一个完整的产品生产完毕。
生产线上第一工位上的工装夹具2向第二工位移动时,第二工位上的工装夹具2则向第三工位移动;依次类推,第五工位上的工装夹具2则向第一工位移动。
本发明不局限于本实施例,任何在本发明披露的技术范围内的等同构思或者改变,均列为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种固体燃料粉末自动化灌装设备,其特征在于:包括底盖组装装置(5)、外筒组装装置(6)、细管组装装置(3)、燃料粉末灌装装置(7)和上端盖封装装置(8),所述底盖组装装置(5)、外筒组装装置(6)、细管组装装置(3)、燃料粉末灌装装置(7)和上端盖封装装置(8)顺序安装在生产线的第一工位至第五工位上,第一工位至第五工位按逆时针方向沿生产线布置;所述生产线的平面形状为矩形;
所述底盖组装装置(5)包括旋转气缸(9)、轴管(16)、托板(15)、竖直伸缩气缸(18)、水平伸缩气缸(10)、机械爪(11)、底盖料筒(14)、底板(12)、顶板(17)以及竖梁(13);所述竖梁(13)上端固定安装顶板(17),竖梁(13)下端固定安装底板(12),构成一个支撑框架;所述轴管(16)与旋转气缸(9)通过法兰连接,旋转气缸(9)固定在底板(12)上部;所述托板(15)固定在轴管(16)上,所述底盖料筒(14)装满待上料的底盖;所述机械爪(11)末端夹紧底盖料筒(14),机械爪(11)的另一端固定在托板(15)上;所述竖直伸缩气缸(18)固定安装在顶板(17)上部、且伸出端对应底盖料筒(14)上开口;所述水平伸缩气缸(10)水平固定在底板(12)下部,且伸出端对应底盖料筒(14)下开口;
所述外筒组装装置(6)包括立式外筒输送机(19)、转动机构、支撑台(21)和两个外筒夹取单元;所述转动机构包括支撑架(20)、中轴(23)及轴承(22),所述中轴(23)通过轴承(22)安装在支撑架(20)上,所述支撑架(20)固定在支撑台(21)上;所述支撑台(21)固定在地面上;所述两个外筒夹取单元分别固定安装在横杆(25)的两端,所述横杆(25)固定在中轴(23)上;所述立式外筒输送机(19)固定安装于支撑台(21)远离生产线一侧的地面上;
所述细管组装装置(3)为一个二自由度机械手臂,包括桁架(27)、X轴齿条导轨(28)、Z轴滑动手臂(29)、执行气爪(30)及细管输送装置(26);所述桁架(27)横跨矩形导轨(1)固定在地面上,所述X轴齿条导轨(28)固定安装在桁架(27)的横梁上,所述Z轴滑动手臂(29)与X轴齿条导轨(28)滑动连接,所述执行气爪(30)安装于Z轴滑动手臂(29)的最下端,所述细管输送装置(26)固定安装在生产线外侧桁架(27)支腿一侧的地面上;
所述燃料粉末灌装装置(7)包括支撑杆(31)、下料仓(32)、减速箱、减速电机(34)、缓冲漏斗(33)、上盖(35)和螺旋搅拌杆(36);所述支撑杆(31)通过螺栓固定于地面,所述下料仓(32)通过上下两个固定铁圈固定在支撑杆(31)上,所述上盖(35)通过卡扣方式扣在下料仓(32)的上部,所述减速电机(34)与缓冲漏斗(33)并排安装在上盖(35)上,所述螺旋搅拌杆(36)安装在下料仓(32)内、螺旋搅拌杆(36)的上端与减速电机(34)连接;
所述上端盖封装装置(8)由上端盖传输机(37)与三自由度机械手组成;所述三自由度机械手包括旋转机械手(38)、X轴气动导轨(39)、支撑柱(40)、电动机(41)、输送带(42)和合金框架(43),所述支撑柱(40)固定安装在地面上,所述X轴气动导轨(39)固定安装在支撑柱(40)上部的横梁上,所述旋转机械手(38)固定安装在X轴气动导轨(39)的滑块上;所述合金框架(43)安装在旋转机械手(38)一侧且与支撑柱(40)在同一直线的地面上,所述输送带(42)安装在合金框架(43)上部的横梁上,所述电动机(41)安装在输送带(42)一端的横梁上;
所述生产线包括矩形导轨(1)、驱动电机(4)及工装夹具(2),所述驱动电机(4)安装在矩形导轨(1)右侧底部,工装夹具(2)共有五个、分别位于五个工位位置对应的矩形导轨(1)上。
2.根据权利要求1所述一种固体燃料粉末自动化灌装设备,其特征在于:所述外筒夹取单元包括可伸缩的双轴气动夹爪(24)。
3.根据权利要求1所述一种固体燃料粉末自动化灌装设备,其特征在于:所述外筒夹取单元通过螺栓固定在横杆(25)的两端,横杆(25)穿过中轴(23)上方的开孔固定,中轴(23)通过上下两个轴承(22)竖直固定于支撑架(20)上,支撑架(20)通过螺栓固定于支撑台(21)上。
4.根据权利要求1所述一种固体燃料粉末自动化灌装设备,其特征在于:所述托板(15)通过两个弧形垫片用螺栓夹紧在轴管(16)上。
5.根据权利要求1所述一种固体燃料粉末自动化灌装设备,其特征在于:所述轴管(16)的上部和下部通过法兰固定在旋转气缸(9)上部。
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